中小企業透過數位轉型 邁向智慧製造

全球製造業供應鏈在中美貿易戰、疫情衝擊之下悄悄洗牌,臺商回流潮為臺灣經濟燃起曙光。根據經濟部統計處,我國去年(2021)經濟成長率達5.88%,為亞洲四小龍第一,今年可望達6.09%。外銷金額已16個月正成長,連續四個月創歷史新高,實質出口成長率是少數向上的國家之一,而智動化產業產值預估為6,044億元新台幣,年成長3%。然而國內超過9成以上的中小企業正面臨如何透過數位轉型解決經營困境、提升自身競爭力,這更是未來臺灣製造十年發展的重要基礎。


原德國梅克爾總理於2011年首次在公開場合發表工業4.0議題,至今已超過10個年頭,全球製造業10年間爭相追逐數位化及智慧化的導入,時至今日產業技術發展與商業營運模式與以往大相逕庭。「如何運用資通訊技術,讓生產變得智慧化」成為企業保持競爭力之關鍵。而數位化到智慧化的五個發展進程分別如下:


一、聯網化:導入強大的先進資通訊技術,包含AIoT、5G/6G、低軌衛星、Big Data、雲端運算等,產出精確生產履歷、異常偵測及營運數據進行分析與整合。
二、可視化:透過可視化即時系統監控、資料擷取的功能,協助管理者採集整廠的數據資料,並看見問題所在。
三、透明化:利用大量已知的正常資料來進行「偵測異常狀態」,如感測速度、電流、雜音、震動、溫度、噪音及亮度、機器視覺及自動光學檢測等。
四、預測化:利用大量數據進行機器學習,預測機器或設備的健康狀況,提前避免發生錯誤或故障,提高生產效率。
五、自適化:針對預測結果進行設備參數優化及提出因應對策。

製造業數位轉型技術趨勢觀察

製造業數位轉型發展趨勢可在2021台灣機器人與智慧自動化展(TAIROS)及自動化工業大展(Automation Taipei)的指標企業展出內容看出製造業數位轉型主流趨勢。以關鍵零組件智慧化為例,為掌握機台壽命及提升產品良率與稼動率,可看到各式智慧化零組件/模組。像是應用於機台內、外部加裝位置、力量、加速度、振動、噪音、溫濕度等各類型感測器,結合資通訊、大數據、AIoT等技術,使機台具備重要的運作能力,達到即時擷取資料、記錄與傳輸等目的;並使機台具備運作狀態與效能監控及最佳化、健康狀態分析與故障預測,達到智慧機械之功能。

另外,為符合低耗能、零碳排的需求,我們也觀察到機台設備逐漸朝向「輕量化」及「小型化」發展。瑞典手臂大廠ABB今年首度亮相最新小型協作型機器人,滿足電子、通用工業、食品和飲料、物流和一級汽車生產中的高負載應用,同時節省空間的需求。因應機構輕量化,零組件的研發,除了外觀、重量要輕巧,內在則須朝著多功能性、高頻應用的趨勢發展。東佑達集團主力「電動缸」系列,此次新產品走向產品體積小型化、高度降低的設計,使用上空間占比更低,實現機構小型化,而「控制器內藏型電動缸」,則加上控制器及編碼器內藏的設計,幫助客戶節省安裝空間。除方便維護保養,能源轉換上效率高,降低電力消耗,有效減少碳排,真正協助客戶達到「智慧製造、綠能生產」。

而在廠房方面,許多展商主打串聯整廠設備系統,達到監控與虛實整合的雲端,清晰描繪智慧工廠風貌,聯達智能(SynFactory)及新漢智能為台灣系統整合指標企業,主打多機設備連線雲端智慧監控系統,透過現場設備聯網的資料蒐集,同步管理設備、生產、品保及派工系統,更可彈性客製看板工具,呈現多維度數據分析看板,協助企業將製造過程透明化,利於生產優化及為管理階層決策提供參考。

隨著AI技術不斷演進,機器視覺也融合該項技術,協助製造生產在識別檢測方面進行最佳化。所羅門「AI智能擴增實境視覺系統」,可快速於屏幕上辨識設備及產線狀況,任何場域皆適用。華碩物聯網也推出AISVision智慧視覺軟體工具包,具備快速建模異常檢測(Anomaly Detection)、異常波形分析等功能,1分鐘快速建模,即時執行生產線上動件品質分析。全球第二大協作機器人製造商—達明機器人也在機械手臂內建機器視覺,同步整合光源、工業相機與感測元件,也結合人工智慧的深度學習技術,大幅降低以往整合視覺花費的人力、時間與金錢成本。

智慧智造進程之五化
智慧智造進程之五化
資料來源:德國科學院、智慧機械推動辦公室、工研院產科國際所(2021/05)